[发明专利]多相电动机控制装置及使用该多相电动机控制装置的电动助力转向装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种多相电动机控制装置和一种电动助力转向装置。该多相电动机控制装置由控制运算算出用于控制多相电动机的电流的各相占空比(Duty)指令值，形成对应各相占空比指令值的PWM(脉宽调制)信号，利用基于PWM控制的逆变器将指令电流(电压)提供给多相电动机，从而进行驱动。该电动助力转向装置使用所述多相电动机控制装置，将多相电动机产生的辅助扭矩赋予车辆的转向系统。本发明尤其涉及如下所述的多相电动机控制装置及使用该多相电动机控制装置的电动助力转向装置：多相电动机控制装置在逆变器的电源输入侧或电源输出侧(接地侧)设置单一的电流检测电路(一分流式电流检测电路)并进行PWM控制，同时，通过对各相PWM信号在二个控制周期中，在移位补正中，利用电流检测观测器来推测电流，继续进行电流检测，在一相PWM信号变成ON状态或二相PWM信号同时变成ON状态的电流检测定时(current detection timing)，稳定地进行电流检测(A/D转换)并处理，来减少振动和噪音(异常音)。

背景技术

利用电动机的旋转力对车辆的转向机构施加转向辅助力(辅助扭矩)的电动助力转向装置，将电动机的驱动力经减速机由齿轮或皮带等传送机构，向转向轴或齿条轴施加转向辅助力。为了准确产生转向辅助力的扭矩，现有的电动助力转向装置(EPS)进行电动机电流的反馈控制。反馈控制调整电动机外加电压，以便使转向辅助指令值(电流指令值)与电动机电流检测值的差变小，电动机外加电压的调整通常用调整PWM控制的占空比指令值来进行。

如图1所示，对电动助力转向装置的一般结构进行说明。操舵手柄1的柱轴(转向轴)2经过减速齿轮3、万向节4a和4b、齿臂机构5、转向横拉杆6a和6b，再通过轮毂单元7a和7b，与转向车轮8L和8R连接。另外，在柱轴2上设有检测操舵手柄1的转向扭矩的扭矩传感器10，对操舵手柄1的转向力进行辅助的电动机20通过减速齿轮3与柱轴2连接。电池13对控制电动助力转向装置的控制单元(ECU)100进行供电，同时，经过点火开关11，点火信号被输入到控制单元100。控制单元100基于由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Tr和由车速传感器12检测出的车速Vel，进行作为辅助(转向辅助)指令的电流指令值的运算，通过对电流指令值实施补偿等得到的电压控制值E，控制供给电动机20的电流。此外，车速Vel也能够从CAN(Controller Area Network，控制器局域网络)等处获得。

控制单元100主要由CPU(也包含MPU或MCU)构成，该CPU内部由程序执行的一般功能，如图2所示。

参照图2说明控制单元100的功能和动作。如图2所示，由扭矩传感器10检测出的转向扭矩Tr和由车速传感器12检测出的车速Vel被输入到电流指令值运算单元101中；使用辅助图等运算电流指令值Iref1。基于过热保护条件等，最大输出限制单元102限制运算得到的电流指令值Iref1的输出；被限制了最大输出的电流指令值Iref2被输入到减法单元103。

减法单元103求出电流指令值Iref2与被反馈回来的电动机20的电动机电流Im之间的偏差Iref3(＝Iref2-Im)；偏差Iref3由PI控制(比例-积分控制)等电流控制单元104控制；被控制的电压控制值E被输入到PWM控制单元105中，并进行占空比指令值的运算，根据已经运算好的占空比指令值的PWM信号PS，通过逆变器106来驱动电动机20。电动机20的电动机电流Im由逆变器106内的电流检测电路120来检测，检测出的电动机电流Im被输入到减法单元103中并被反馈。在对电动机20进行d-q轴矢量控制的情况下，作为旋转传感器的分解器21与电动机20连接，同时，设置基于旋转角度θ运算角速度ω的角速度运算单元22。

在通过电压控制值E控制电动机电流Im来驱动电动机20的逆变器106中，使用桥形联接了半导体开关元件(FET)和电动机20的电桥电路，根据基于电压控制值E决定的PWM信号的占空比指令值，通过控制半导体开关元件的开或关(ON/OFF)，来控制电动机电流Im。